幾種土壤調理劑改良大棚種植草莓土壤的效果

戴 黎，杜延全，朱建強

［1.長江大學農學院，湖北 荊州 434025；2.中化農業（臨沂）研發中心有限公司，山東 臨沂 276000］

草莓是富有營養的漿果類果品，具有多種營養保健功能，經濟效益相對較高［1］。在大棚多年種植草莓的生產過程中，由于大量使用化學肥料、忽視補充中微量元素肥和不科學的水肥管理，使得一系列問題隨之出現，成為限制草莓產業發展的主要因素之一。大棚草莓連作障礙主要表現為病蟲害發生和蔓延、土壤板結、鹽漬化、養分不平衡等［2-4］，這些變化影響了草莓生長，增加了草莓鮮果質量安全風險，制約了區域草莓產業的可持續發展。就糧食安全、環境發展及土壤養分循環來看，科學技術和必要的土壤改良才能使土壤持續發展［5］。土壤調理劑能有效地改良土壤理化性狀，增加土壤肥力，促進微生物活性，從而提高障礙土壤的生產力［6］，土壤調理劑已經是修復障礙土壤的重要手段之一。目前，市場上土壤調理劑種類繁多，但根據土壤調理劑的成分、功能和作用機理以及應用的土壤類型不同，其使用效果差異較大［7］。因此，尋找更加經濟、環保且有效的土壤調理劑，已成為目前連作障礙土壤改良研究的重要方向。本研究所采用的硅鈣鉀鎂土壤調理劑和鈣鎂磷土壤調理劑不僅能調節土壤理化性狀，而且可以為土壤補充鈣、鎂、硅等中微量元素，并且廣泛的應用于南方酸性土壤的改良中，免申耕土壤調理劑（月桂醇乙氧基硫酸銨）可以降低土壤的容重，增加孔隙度和陽離子交換量，改善土壤生態環境［8］，聚丙烯酰胺可以改善無鹽土壤結構、保持水分和防止肥料流失［9］。但是，上述土壤調理劑改良大棚草莓連作障礙土壤的效果如何，目前的研究相對較少。對此，我們開展了試驗研究。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

種植草莓的大棚試驗地位于山東省臨沂市莒南縣蘭墩官莊村，大棚內種植的草莓為當地主栽品種“久香”，草莓連作已有5年。草莓每年9月下旬種植，從12月中下旬開始收獲，收獲期至來年5月上旬。草莓收獲后每個種植棚（950 m2）施用鮮豬糞10 m3，用石灰氮進行殺毒、殺菌。7月至8月覆膜封棚，利用夏季高溫天氣自然熱量進行鮮豬糞發酵和殺菌。

試驗地內的大棚呈東西走向布置，面積為95 m×10 m；棚內沿南北向起壟，壟寬為0.8 m。試驗前取土樣檢測，得到耕層土壤（0～20 cm）的基本理化性質指標為：pH 5.98，有機質24.45 g·kg-1，堿解氮139.84 mg·kg-1，有效磷（P）133.25 mg·kg-1，速效鉀（K）568.32 mg·kg-1；耕層土壤的鹽分含量如表1所示。

1.2 試驗設計

選用5種土壤調理劑用于試驗，品名和主要成分為：硅鈣鉀鎂土壤調理劑，粉末狀，含SiO230%、CaO 28%、K2O 3%、MgO 4%；鈣鎂磷土壤調理劑，含 CaO 35%、MgO 14%、P2O512%；免申耕土壤調理劑，含月桂醇乙氧基硫酸銨24%～26%；中潔土壤調理劑，主要成分為天然海洋萃取物碳酸鈣和椰子提取物；聚丙烯酰胺調理劑。

試驗設置6個處理：CK為對照，按當地生產習慣，于5月草莓收獲后向草莓種植棚施入鮮豬糞105 m3·hm-2（即每棚10 m3），在9月下旬草莓種植前基施復合肥（N-P2O5-K2O 16-7-8）1050 kg·hm-2和金能佳菌劑1684 kg·hm-2（即每棚160 kg）；其余5個處理分別為在CK基礎上使用土壤調理劑硅鈣鉀鎂1125 kg·hm-2（T1）、鈣鎂磷1125 kg·hm-2（T2）、免申耕30 kg·hm-2（T3）、中潔45 kg·hm-2（T4）、聚丙烯酰胺 22.5 kg·hm-2（T5）。由于用量較少，施用前與20～30 kg 細干土充分混均，通過多次翻耕與耕層土壤混勻，再灌水，之后進行起壟、定植、覆膜。

每個處理重復3次，每個重復為3壟，隨機區組排列。每小區面積為24 m2，草莓株距20 cm，雙行定植，每壟定植110株。試驗棚的日常生產管理與當地農民生產習慣一致。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 土壤樣品的采集與測定

在草莓的開花期、掛果期和收獲后期每小區各取0～20 cm耕層混合土壤樣品，按現行方法測定有關指標［10］：土壤的pH值用酸度計法（土∶水=1∶2.5），有機質含量用重鉻酸鉀容量法，堿解氮用堿解擴散法，有效磷采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀用中性 NH4AcO 浸提-火焰光度法；土壤脲酶測定采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法，蔗糖酶用3，5-二硝基水楊酸比色法，過氧化氫酶用高錳酸鉀滴定法。離子組成的具體測定方法為：HCO3-用雙指示劑鹽酸滴定法；Cl-用AgNO3滴定法；NO3-釆用2 mol·L-1KCl浸提-紫外分光光度法；SO42-用 EDTA 間接滴定法；Ca2+、Mg2+用原子吸收分光光度法；K+、Na+用火焰光度法；總鹽含量采用質量差法。

1.3.2 草莓樣品采集與測定

在草莓進入收獲期后，隨機進行3次草莓樣品的采集，每小區選擇5株，采集成熟草莓帶回實驗室測定主要品質指標。其中，可溶性糖采用蒽酮比色法測定；維生素C含量用高效液相色譜法測定；可滴定酸含量采用0.05 mol·L-1NaOH滴定法測定；花色苷采用紫外分光光度法測定。

1.3.3 產量數據的采集

草莓的收獲期比較長，本試驗分別在草莓收獲的早期、中期和尾期按小區隨機進行3次完全收獲，每次隨機選擇5株測定草莓單果重，以每小區3次收獲量作為每小區的總產。

1.4 數據統計與分析

應用DPS 15.10高級版進行方差分析，Duncan法進行處理間多重比較，利用Excel 2010作圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理土壤的養分含量

草莓開花期、掛果期和收獲后期的土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量如表2所示。可以看出，開花期至掛果期是土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量迅速下降的時期。與開花期相比，掛果期土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別減少了9%、60%、20%和35%，因為此階段草莓結果需養分量較大，且灌溉水相對后期較頻繁。

對表2試驗結果進一步分析表明，草莓開花期后T1、T5處理下土壤的有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均高于CK，但是T5土壤有機質、堿解氮含量與CK差異不顯著。表明施用土壤調理劑硅鈣鉀鎂和聚丙烯酰胺可有效提高土壤速效養分含量。

2.2 不同處理的土壤pH值和酶活性

草莓開花期、掛果期和收獲后期的土壤pH值、過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶活性如圖1所示。可以看出，開花期時土壤的pH值顯著大于土壤背景pH值，主要是因為草莓大棚前期使用石灰氮和有機肥等進行高溫悶棚處理，從開花期-掛果期土壤pH值下降明顯，達到1個單位左右，從掛果期-收獲后期變化不大。其中，在開花期時，只有T1處理和T5處理顯著高于CK 0.11和0.09個單位，其它處理差異不顯著；掛果期到收獲后期一直以T1和T2處理的pH值最大，且與CK差異顯著，其余處理對pH值影響不大。

土壤酶作為重要的土壤肥力指標，可以催化土壤中微生物進行的生物學和化學反應。隨生育進程，土壤的過氧化氫酶和脲酶活性呈逐漸降低的趨勢，但土壤蔗糖酶活性呈增加趨勢，主要是因為過氧化氫酶和脲酶活性與土壤有機質和氮磷含量呈正相關關系，且酸性條件會導致過氧化氫酶和脲酶活性喪失，但是酸化會促進，且蔗糖酶活性與施肥種類及種植方式有關。在草莓整個生育階段，土壤過氧化氫酶活性一直以T1處理最高，較CK高出25.8%～47.9%，且差異顯著，T5處理次之；土壤脲酶活性仍以T1處理含量最高，顯著高于CK 17.1%～40.5%，其次是T5處理高出5.9%～39.8%；土壤蔗糖酶活性最高的處理是T5，較CK高出30.2%～39.0%，T1處理次之。從各處理間的方差分析可以看出，T1處理可以顯著提高土壤過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶的活性。

圖1 不同處理土壤的pH值和酶活性

2.3 不同處理土壤的鹽分

草莓開花期、掛果期和收獲后期的土壤水溶性總鹽和水溶性陰陽離子（HCO3-、SO42-、NO3-、Cl-、Na+、K+、Ca2+和Mg2+）含量如圖2所示。可以看出，除了NO3-以外，土壤總鹽和各陰陽離子含量隨生育期的進程呈下降趨勢，其中，開花期-掛果期下降明顯，土壤總鹽含量在掛果期較開花期下降了23%左右，主要是受灌溉水淋洗的影響，后期為了避免草莓果實沾水腐爛，減少了灌溉水的次數和水量。

圖2 不同處理土壤的鹽分含量

在草莓全生育期，與CK相比，施用不同土壤調理劑各處理土壤的陰陽離子含量均發生了不同程度的變化：HCO3-的含量在開花期和掛果期時除了T1處理有所增加外，其余處理均有不同程度的降低，其中T5處理的含量最低，且較CK達到顯著水平，在收獲后期，各處理HCO3-的含量均高于CK，除了T1和T3處理外均與CK無顯著差異；SO42-的含量以T5處理含量最低，較CK降低15.7%～48.7%，且差異顯著，其次是T3和T1處理含量較低；NO3-的含量在開花期T5和T2含量最低，到掛果期和收獲后期T1和T2處理的含量顯著低于CK 22.3%～28.8%和6.8%～27.1%；Cl-的含量在開花期和掛果期T5和T2處理含量最低，二者間無顯著差異，且與CK差異顯著，在收獲后期各處理的Cl-含量無顯著差異；Na+的含量在開花期和掛果期T5處理顯著低于CK，到收獲后期各處理均與CK無顯著差異；K+的含量在開花期時T5、T4、T3處理顯著低于CK，T1處理顯著高于對照，T2處理無顯著影響，在掛果期和收獲后期T5 含量最低，但與CK無顯著差異；Ca2+的含量在開花期、掛果期和收獲后期均以T5處理最低，其次是T3和T4處理；Mg2+的含量綜合來看，T5處理均低于CK，且在開花期和收獲后期時與CK差異顯著?？傷}含量在開花期、掛果期和收獲后期均以T5處理最低，較CK降低了11.1%～35.4%，且差異顯著，表明聚丙烯酰胺可以在一定程度上有利于降低土壤鹽分。

2.4 不同處理草莓果實的品質

草莓收獲期果實的可溶性糖、可滴定酸、維生素C和花色苷含量如表3所示?？梢园l現，草莓可溶性糖的含量在收獲前期-中期明顯下降，中期-后期差異不大，主要是因為土壤中鉀元素含量的降低，從而影響果實中可溶性糖的積累，同時也受到了光照和溫度等的影響；可滴定酸的含量從收獲前期到后期有所增加，這主要是因為收獲后期，光照時間延長，棚內溫度升高，有利于果實酸的累積；維生素C含量隨收獲期延長而呈降低趨勢，花色苷含量呈“V”型趨勢。在草莓收獲期，與CK相比，T2和T1處理可以提高草莓的可溶性糖含量，T1處理草莓可滴定酸含量最高，維生素C含量最高的是T2處理，花色苷含量最高的是T5處理；各處理間差異顯著性分析表明，T1處理的草莓可溶性糖、可滴定酸、維生素C和花色苷含量顯著提高，T2處理的草莓可溶性糖和維生素C含量顯著增加，T5處理的草莓花色苷含量顯著提升，說明硅鈣鉀鎂和鈣鎂磷2種土壤調理劑可以改善草莓的品質。

表3 不同處理對草莓果實品質的影響

2.5 不同處理對草莓產量的影響

表4 為施用不同土壤調理劑對草莓的產量及其單果重的影響，可以看出，從收獲前期到收獲后期，草莓的產量呈“倒V”趨勢，而草莓單果重呈降低趨勢，說明在草莓收獲前期影響草莓產量的主要因素是草莓果實的大小，收獲中期影響草莓產量的限制因子是草莓數量。在整個收獲期，T1和T5處理的產量最高，較對照分別高出6.6%～32.6%和10.2%～40.8%，3次產量總計來看，T1和T5處理分別增加19.5%和19.1%；草莓單果重以T5處理最大，重達58.83 g，平均單果重超出CK 14.51 g，其次是T1處理，平均超出對照7.35 g；各處理間差異顯著性顯示，T1和T5處理產量較CK差異達到顯著水平，且二者間無顯著差異，說明硅鈣鉀鎂土壤調理劑和聚丙烯酰胺可以一定程度提高草莓的產量。

3 討論

3.1 土壤調理劑對土壤pH值的影響

在草莓大棚多年連續種植的模式下，化學肥料的不合理施用，會通過土壤的硝化等一系列作用產生

表4 不同處理對草莓產量的影響

大量的NO3-，同時不合理的灌溉方式［11］，導致部分陰離子如NO3-有可能淋溶出根區，而H+則留在表層土壤中，導致土壤酸化。冀建華等［12］研究發現，硅鈣鉀鎂可以顯著提高土壤pH值，有效促進土壤交換性酸的消耗。本研究表明，硅鈣鉀鎂土壤調理劑有提高土壤pH值的趨勢，主要是因為硅鈣鉀鎂土壤調理劑（pH為9～11）呈堿性，可以部分中和土壤中的H+，而且含有大量鈣鎂鉀等陽離子，可以取代原本吸附在土壤膠體表面的H+和Al3+，導致土壤膠體表面鹽基離子含量增多，土壤pH上升。

3.2 土壤調理劑對土壤養分的影響

魏嵐等［13］在辣椒上的研究表明，堿性土壤調理劑能提高土壤pH、有機質、速效氮磷鉀。黎慶芬等［14］發現，施用鈣鎂磷、硅鈣等土壤調理劑，可提高酸性稻田土壤有機質、有效磷、速效鉀和pH。譚青濤等［15］在煙田上的研究表明，硅鈣鉀鎂土壤調理劑能有效提高土壤的pH值、速效鉀、有效磷含量，但對堿解氮無顯著效果。

本研究表明，硅鈣鉀鎂土壤調理劑可以有效提高土壤的有效磷、速效鉀含量，同時也可提高土壤的堿解氮含量，這可能是因為在設施大棚的種植模式下，會減少土壤中銨態氮的揮發，大量施用氮肥，導致土壤中硝態氮的積累。同時，由于硅鈣鉀鎂土壤調理劑可以提高土壤脲酶的活性，從而增加土壤堿解氮的含量。

硅鈣鉀鎂土壤調理劑引起土壤pH值升高，間接使土壤氧化還原電位降低、還原物質增加。在還原條件下，土壤中還原出的鐵錳等離子會使一部分原被吸附的鈣鉀鈉離子變成速效性，使土壤速效養分增加。

3.3 土壤調理劑對土壤鹽分的影響

土壤鹽漬化是引起設施栽培連作障礙的主要原因之一。員學鋒［16］的研究表明，聚丙烯酰胺可以有效抑制土壤淋溶損失，提高肥料的利用率。本研究表明，聚丙烯酰胺可以有效降低土壤中可溶性鹽分的含量。這是因為其具水溶液粘度大和離子吸附、凝絮作用等特性［17］，且其分子鏈上的酰胺基、羥基可與土壤顆粒相互吸附，形成穩定的土壤團聚體［18］，吸附鹽分離子，降低土壤中可溶性鹽分的含量，從而降低鹽分對草莓植株的影響。

3.4 土壤調理劑對草莓產量和品質的影響

涂玉婷等［19］發現硅鈣鉀鎂肥能顯著提高香蕉產量，并一定程度的增加果肉中維生素C、可溶性糖和可溶性固形物含量。栗方亮等［20］的研究表明硅鈣鉀鎂肥能提高蜜柚的產量以及Vc和可溶性糖含量。

本研究表明，硅鈣鉀鎂土壤調理劑可以增加草莓產量6.6%～32.6%，同時提高草莓果實的可溶性糖、可滴定酸和維生素C的含量，因為硅鈣鉀鎂土壤調理劑中含有大量的硅、鈣、鎂中微量元素，養分全面，能有效促進作物生長，同時，能夠調節土壤pH值，穩定土壤養分狀況，改善土壤環境。聚丙烯酰胺也有一定的增產效果，主要是因為聚丙烯酰胺可以提高草莓的單果重，從而增加產量。

4 結論

向草莓連作5年的大棚土壤施入土壤調理劑硅鈣鉀鎂1125 kg·hm-2，可以提高土壤pH，顯著增加土壤的有機質9.3%、堿解氮21.8%、有效磷19.7%和速效鉀22.8%，一定程度上可改善土壤酶活性，草莓產量提高19.5%左右，草莓果實的可溶性糖增加14.4%，可滴定酸增加15.1%，維生素C增加11.5%。

本試驗土壤中鹽分含量最高的離子為SO42-和NO3-，施用聚丙烯酰胺22.5 kg·hm-2土壤水溶性總鹽含量可以降低11.1%～35.4%。